第九章液体精馏课件

第第9 9章章 液液 体体 精精 馏馏v9.1 9.1 蒸馏概述蒸馏概述v9.2 9.2 双组分溶液的汽液相平衡双组分溶液的汽液相平衡（本章重点）（本章重点）v9.3 9.3 平衡蒸馏与简单蒸馏平衡蒸馏与简单蒸馏v9.4 9.4 精馏精馏（本章重点）（本章重点）v9.5 9.5 双组分精馏的设计型计算双组分精馏的设计型计算（本章重点）（本章重点）v9.6 9.6 双组分精馏的操作型计算双组分精馏的操作型计算v9.7 9.7 间歇精馏间歇精馏v9.8 9.8 恒沸精馏与萃取精馏恒沸精馏与萃取精馏引例一引例二引例三9.19.1蒸馏概述蒸馏概述v蒸馏及精馏的分离依据蒸馏及精馏的分离依据v液体均具有挥发成蒸汽的能力，但各种液体的挥发性液体均具有挥发成蒸汽的能力，但各种液体的挥发性各不相同。各不相同。v蒸馏是利用混合物中各组分挥发性的差异，而将混合蒸馏是利用混合物中各组分挥发性的差异，而将混合物中各组分进行分离的单元操作。物中各组分进行分离的单元操作。v蒸蒸馏馏及及精精馏馏分分离离的的依依据据：混混合合物物中中各各组组分分挥挥发发性性的的差差异异。v习习惯惯上上，将将液液体体混混合合物物中中的的易易挥挥发发组组分分A A称称为为轻轻组组分分，难挥发组分难挥发组分B B则称为则称为重组分重组分。9.19.1蒸馏概述蒸馏概述v例如苯例如苯甲苯溶液甲苯溶液v苯苯（易易挥挥发发）称称易易挥挥发发组组分分（A）成成为为蒸蒸汽汽 冷冷凝液（又称馏出液）凝液（又称馏出液）v甲甲苯苯（难难挥挥发发）称称难难挥挥发发组组分分（B）成成为为残残液液（又又称称釜液）釜液）冷凝冷凝9.19.1蒸馏概述蒸馏概述v将将液液体体混混合合物物加加热至至泡泡点点以以上上沸沸腾使使之之部部分分汽汽化化必必有有yAxA；反反之之将将混混合合蒸蒸汽汽冷冷却却到到露露点点以以下下使使之之部部分分冷冷凝凝必必有有xByB。v上述两种情况所得到的气液上述两种情况所得到的气液组成均成均满足：足：v部分汽化及部分冷凝均可使混合物得到一定程度的分离。部分汽化及部分冷凝均可使混合物得到一定程度的分离。9.19.1蒸馏概述蒸馏概述工业蒸馏过程工业蒸馏过程 平衡蒸馏（闪蒸）平衡蒸馏（闪蒸）平衡蒸馏又称闪蒸，系连续定态过程，其流程平衡蒸馏又称闪蒸，系连续定态过程，其流程如下图。如下图。动画演示动画演示9.19.1蒸馏概述蒸馏概述 简单蒸馏简单蒸馏 简单蒸馏为间歇操作过程，其流程如下图。简单蒸馏为间歇操作过程，其流程如下图。动画演示动画演示9.19.1蒸馏概述蒸馏概述v几个相关问题的讨论几个相关问题的讨论v 平衡蒸馏及简单蒸馏产生的汽液相组成服从什么关系？平衡蒸馏及简单蒸馏产生的汽液相组成服从什么关系？v 平衡蒸馏和简单蒸馏能否实现高纯度的分离，为什么？平衡蒸馏和简单蒸馏能否实现高纯度的分离，为什么？v 如何蒸馏可得到高纯度的产品？如何蒸馏可得到高纯度的产品？v 能能否否利利用用多多次次平平衡衡蒸蒸馏馏或或多多次次简简单单蒸蒸馏馏实实现现高高纯纯度度分分离离？为什么？为什么？v 工工业业上上如如何何利利用用多多次次部部分分汽汽化化和和多多次次部部分分冷冷凝凝的的原原理理实实现现连续的高纯度分离，而流程又不太复杂呢？连续的高纯度分离，而流程又不太复杂呢？9.19.1蒸馏概述蒸馏概述精馏操作的费用和操作压强精馏操作的费用和操作压强 v蒸馏和精馏都是能耗很高的单元操作，蒸馏和精馏都是能耗很高的单元操作，加热和冷却费用是蒸馏过程加热和冷却费用是蒸馏过程的主要操作费用。的主要操作费用。v采用何种措施达到节能降耗是精馏过程研究的重要任务。采用何种措施达到节能降耗是精馏过程研究的重要任务。v对于同样的加热量和冷却量，所需费用还与加热温度和冷却温度有对于同样的加热量和冷却量，所需费用还与加热温度和冷却温度有关。关。v蒸馏过程中的液体沸腾温度和蒸汽冷凝温度均与操作压强有关，故蒸馏过程中的液体沸腾温度和蒸汽冷凝温度均与操作压强有关，故工业蒸馏的操作压强应进行适当的选择。工业蒸馏的操作压强应进行适当的选择。v除一些特殊情况外一般用常压精馏。除一些特殊情况外一般用常压精馏。9.19.1蒸馏概述蒸馏概述n（5 5）蒸馏在工业中的应用）蒸馏在工业中的应用n 石油化工（汽油，煤油，柴油）石油化工（汽油，煤油，柴油）n 焦化煤气（回收苯，甲苯，氨，煤焦油）焦化煤气（回收苯，甲苯，氨，煤焦油）n 化肥工业（氮气，氧气）化肥工业（氮气，氧气）n 食品酿造（酒，啤酒）食品酿造（酒，啤酒）n 精细化工精细化工(药物提取，香精，色素药物提取，香精，色素)9.19.1蒸馏概述蒸馏概述n（6 6）蒸馏操作的分类）蒸馏操作的分类n按蒸馏方式：简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏及特按蒸馏方式：简单蒸馏、平衡蒸馏、精馏及特殊精馏等；殊精馏等；n按物系的组分数：双组分精馏、多组分精馏；按物系的组分数：双组分精馏、多组分精馏；n按操作压力：常压蒸馏、加压蒸馏、减压（真按操作压力：常压蒸馏、加压蒸馏、减压（真空）蒸馏；空）蒸馏；n按操作方式：间歇精馏、连续精馏。按操作方式：间歇精馏、连续精馏。n本章重点讨论：常压下双组分连续精馏本章重点讨论：常压下双组分连续精馏9.2 9.2 双组分溶液的气、液相平衡双组分溶液的气、液相平衡9.2.19.2.1理想物系的气液相平衡理想物系的气液相平衡9.2.29.2.2非理想物系的气液相平衡非理想物系的气液相平衡9.2.1 9.2.1 理想物系的气液相平衡理想物系的气液相平衡n（1 1）气液两相平衡共存时的自由度）气液两相平衡共存时的自由度nF=N-+2F=N-+2n组分数组分数N=2N=2n相数相数=2=2n平衡物系的自由度平衡物系的自由度F=2F=2n恒压下的双组分平衡物系中：恒压下的双组分平衡物系中：n液相（或气相）组成与温度之间的一一对应关系液相（或气相）组成与温度之间的一一对应关系n气、液组成之间的一一对应关系气、液组成之间的一一对应关系9.2.1 9.2.1 理想物系的气液相平衡理想物系的气液相平衡n（2 2）双组分理想物系的）双组分理想物系的xt（泡点）关系式（泡点）关系式n液相为理想溶液，服从拉乌尔定律：液相为理想溶液，服从拉乌尔定律：n 气相为理想气体，服从道尔顿分压定律：气相为理想气体，服从道尔顿分压定律：9.2.1 9.2.1 理想物系的气液相平衡理想物系的气液相平衡n混合液沸腾的条件是各组分的蒸汽压之和等混合液沸腾的条件是各组分的蒸汽压之和等于外压，即：于外压，即：泡点方程泡点方程9.2.1 9.2.1 理想物系的气液相平衡理想物系的气液相平衡n纯组分的蒸汽压与温度的关系式可用纯组分的蒸汽压与温度的关系式可用安托因安托因（AntoineAntoine）方程）方程表示，即表示，即 故故p p0 0与与t t的关系为非线性关系，已知的关系为非线性关系，已知t t求求p p0 0用上式很方用上式很方便，但是已知便，但是已知p p求泡点求泡点t t要用试差法（迭代法）求。要用试差法（迭代法）求。9.2.1 9.2.1 理想物系的气液相平衡理想物系的气液相平衡（3 3）y y t t（露点）关系式（露点）关系式露点方程露点方程相平衡方程的应用举例相平衡方程的应用举例例例1：已知：已知85，常压时，苯与甲苯的饱和蒸汽，常压时，苯与甲苯的饱和蒸汽压分别为压分别为116.9kPa、46kPa，则平衡时液相组，则平衡时液相组成成xA=，气相组成，气相组成yA=?相平衡方程的应用举例相平衡方程的应用举例例例2：苯与甲苯精馏，：苯与甲苯精馏，1）已知塔顶温度）已知塔顶温度82，蒸，蒸汽中苯的摩尔分率为汽中苯的摩尔分率为0.95，求塔顶压力；，求塔顶压力；2）若）若压力不变，温度升高为压力不变，温度升高为85，求塔顶组成。饱和，求塔顶组成。饱和蒸汽压与温度的关系见蒸汽压与温度的关系见p51例例9-1.9.2.1 9.2.1 理想物系的气液相平衡理想物系的气液相平衡（4 4）tx（y）图图苯苯-甲苯体系的甲苯体系的t-x图图nt-xt-x（y y）图即温度）图即温度组成图。组成图。两端点：两端点：右端点代表纯易挥发右端点代表纯易挥发A A组分（组分（x x=1=1）左端点代表纯难挥发左端点代表纯难挥发B B组分（组分（x x=0=0）n两线：两线：n曲线曲线为饱和液体线或泡点线，泡为饱和液体线或泡点线，泡点与组成点与组成x x有关，可由泡点方程得到有关，可由泡点方程得到n曲线曲线为饱和蒸汽线或露点线，露为饱和蒸汽线或露点线，露点与组成点与组成y y有关，可由露点方程得到有关，可由露点方程得到n三区：三区：分别为过冷液体区，气液分别为过冷液体区，气液共存区和过热蒸汽区。共存区和过热蒸汽区。9.2.1 9.2.1 理想物系的气液相平衡理想物系的气液相平衡ntx线以下以下为过冷液体区；冷液体区；nty线以上以上为过热蒸汽区；蒸汽区；n在在tx与与ty线之之间的区域的区域为气液共存区，在此区域内气气液共存区，在此区域内气液液组成成y与与x是成平衡关系，是成平衡关系，气液两相的量符合杠杆定气液两相的量符合杠杆定律律。n只有设法使体系落在汽液共存区才能实现一定程度的只有设法使体系落在汽液共存区才能实现一定程度的分离。分离。n溶液部分汽化可使原料液得到部分分离，溶液部分汽化可使原料液得到部分分离，部分冷凝亦部分冷凝亦可实现一定程度的分离。可实现一定程度的分离。n要实现高纯度分离必须采用多次部分汽化和多次部分要实现高纯度分离必须采用多次部分汽化和多次部分冷凝。冷凝。例题例题n例例3：某二元混合物，若液相组成为：某二元混合物，若液相组成为0.45对应的泡点为对应的泡点为t1,气相组成为气相组成为0.45对应的对应的露点为露点为t2,则（则（）a.t1t2,b.t1 x。n3）对角线上的点表）对角线上的点表 y=x，不可分离。，不可分离。n4）平衡线距对角线愈远，表明挥发性）平衡线距对角线愈远，表明挥发性能差异愈大，愈易分离。能差异愈大，愈易分离。n5）平衡线上各点，既表示不同平衡时）平衡线上各点，既表示不同平衡时的组成，又对应不同温度点。的组成，又对应不同温度点。n 如如 tA tB9.2.1 9.2.1 理想物系的气液相平衡理想物系的气液相平衡ny-xy-x图可通过图可通过t-x-yt-x-y图作出，例如苯图作出，例如苯-甲苯混合甲苯混合液的液的y-xy-x图。图。苯苯-甲苯体系的相平衡曲线甲苯体系的相平衡曲线例题例题4 4：p51p51n9-1理想物系泡点及平衡组成的计算理想物系泡点及平衡组成的计算n某蒸馏釜的操作压强为某蒸馏釜的操作压强为106.7kPa，其中溶液含苯摩尔，其中溶液含苯摩尔分数为分数为0.2，甲苯摩尔分数，甲苯摩尔分数0.8，求此溶液的泡点及平衡，求此溶液的泡点及平衡的气相组成。的气相组成。n苯苯-甲苯溶液可作为理想溶液，纯组分的蒸汽压为：甲苯溶液可作为理想溶液，纯组分的蒸汽压为：n苯苯n甲苯甲苯n式中式中P0的单位为的单位为kPa；温度；温度t的单位为的单位为（见见excel示例示例）9.2.1 9.2.1 理想物系的气液相平衡理想物系的气液相平衡（6 6）相对挥发度）相对挥发度 和相平衡方程和相平衡方程n纯组分的饱和蒸汽压纯组分的饱和蒸汽压P P 0 0只能反映纯液体挥发性的大小。只能反映纯液体挥发性的大小。n某组分与其它组分组成溶液后其挥发性将受其它组分的某组分与其它组分组成溶液后其挥发性将受其它组分的影响。影响。n溶液中各个组分的挥发性大小应该怎样表达才符合实际溶液中各个组分的挥发性大小应该怎样表达才符合实际情况呢？情况呢？n挥发度：气相中某一组分的蒸汽分压和与之平衡的液相挥发度：气相中某一组分的蒸汽分压和与之平衡的液相中的该组份摩尔分率之比，以符号中的该组份摩尔分率之比，以符号表示。表示。在理想溶液中，各组分的挥发度在数值上等于其饱在理想溶液中，各组分的挥发度在数值上等于其饱和蒸汽压。和蒸汽压。9.2.1 理想物系的气液相平衡理想物系的气液相平衡n混合液中两组分挥发度之比，称为相对挥发度两组分挥发度之比，称为相对挥发度 。相平衡方程相平衡方程n对于二元混合物，当总压不高时，可得：对于二元混合物，当总压不高时，可得：即：即：n讨论：讨论：n1）对理想溶液）对理想溶液9.2.1 9.2.1 理想物系的气液相平衡理想物系的气液相平衡n即理想溶液的即理想溶液的 值仅依赖于各纯组分的性质。值仅依赖于各纯组分的性质。n由于由于PA 0，pB0与温度变化同趋势，故与温度变化同趋势，故 随温度随温度变化甚微，在操作温度变化范围内变化甚微，在操作温度变化范围内 可视为常可视为常数而与组成数而与组成x无关。无关。9.2.1 9.2.1 理想物系的气液相平衡理想物系的气液相平衡n2 2）的平均的平均值的取法的取法（物系相对挥发度差别不大）（物系相对挥发度差别不大）（物系相对挥发度差别较大，但小于（物系相对挥发度差别较大，但小于30%）9.2.1 9.2.1 理想物系的气液相平衡理想物系的气液相平衡n3）一定是用易挥发组分与难挥发组分之比一定是用易挥发组分与难挥发组分之比 1值愈大则愈易分离值愈大则愈易分离接近于接近于1 则难分离则难分离=1用用普通蒸馏方式将无法分离普通蒸馏方式将无法分离的大小可作为用蒸馏分离某物系的难的大小可作为用蒸馏分离某物系的难易程度的标志。易程度的标志。9.2.1 9.2.1 理想物系的气液相平衡理想物系的气液相平衡n 为常数时，溶液的相平衡曲线如下图所示：为常数时，溶液的相平衡曲线如下图所示：相平衡方程的应用举例相平衡方程的应用举例例例5：已知：已知85，常压时，苯与甲苯的饱和蒸汽，常压时，苯与甲苯的饱和蒸汽压分别为压分别为116.9kPa、46kPa，则相对挥发度，则相对挥发度=？平衡时液相组成？平衡时液相组成xA=，气相组成，气相组成yA=?9.2.2 9.2.2 非理想物系的气液相平衡非理想物系的气液相平衡n实际生产中所遇到的大多数物系为非理想物系。实际生产中所遇到的大多数物系为非理想物系。n根据具体情况，非理想物系又分为两大类：根据具体情况，非理想物系又分为两大类：n液相属非理想溶液液相属非理想溶液n气相属非理想气体气相属非理想气体n下面仅限于讨论非理想溶液的相平衡曲线图。下面仅限于讨论非理想溶液的相平衡曲线图。9.2.2 9.2.2 非理想物系的气液相平衡非理想物系的气液相平衡（1 1）非理想溶液）非理想溶液n 溶液的非理想性来源于异种分子之间的作溶液的非理想性来源于异种分子之间的作用力用力a aABAB不同于同种分子间的作用力不同于同种分子间的作用力a aAAAA、a aBBBB，其，其表现是溶液中各组分的平衡蒸汽压偏离拉乌尔定表现是溶液中各组分的平衡蒸汽压偏离拉乌尔定律。此偏差可以是正偏差，也可以是负偏差，实律。此偏差可以是正偏差，也可以是负偏差，实际溶液际溶液尤以正偏差居多尤以正偏差居多。9.2.2 9.2.2 非理想物系的气液相平衡非理想物系的气液相平衡1 1）正偏差非理想溶液）正偏差非理想溶液n a aABABaaAAAA，a aABABaaaAAAA，a aABABaaBBBB ，异分子间的吸引力大，使得，异分子间的吸引力大，使得溶液的两个组分的平衡分压都比拉乌尔定律所预计溶液的两个组分的平衡分压都比拉乌尔定律所预计的低，如图的低，如图9-6b9-6b。9.2.2 9.2.2 非理想物系的气液相平衡非理想物系的气液相平衡最高恒沸点的溶液：最高恒沸点的溶液：负偏差严重时形成具有负偏差严重时形成具有最高恒沸点的溶液。最高恒沸点的溶液。图图9-89-8氯仿氯仿-丙酮溶液丙酮溶液就是这种溶液，其就是这种溶液，其t tm m64.5 64.5，x xm m0.650.65，也，也不能用普通精馏方法对不能用普通精馏方法对具有最高恒沸点的恒沸具有最高恒沸点的恒沸物中的两个组分加以分物中的两个组分加以分离。离。9.2.2 9.2.2 非理想物系的气液相平衡非理想物系的气液相平衡3 3）注意：）注意：n有正负偏差不一定非是恒沸物。有正负偏差不一定非是恒沸物。n对于恒沸物系统，可加入第三组分或改变总压使对于恒沸物系统，可加入第三组分或改变总压使恒沸点移动。恒沸点移动。n非理想溶液相对挥发度随组成的变化很大，不能非理想溶液相对挥发度随组成的变化很大，不能视为常数，故相平衡方程不能用。视为常数，故相平衡方程不能用。9.2.2 9.2.2 非理想物系的气液相平衡非理想物系的气液相平衡（2 2）总压对相平衡的影响）总压对相平衡的影响9.2.2 9.2.2 非理想物系的气液相平衡非理想物系的气液相平衡 上述相平衡曲线（包括理想物系及非理上述相平衡曲线（包括理想物系及非理想物系）均以恒定总压想物系）均以恒定总压P为条件。为条件。P，泡点，泡点t 、，分离较困难，分离较困难，P对对tx（或（或y）图图及及yx图的影响见图图的影响见图9-129-12，由图可见，当，由图可见，当P PA,临界临界时，气、液共存区缩小，精馏只能在一时，气、液共存区缩小，精馏只能在一定浓度范围内进行，即得不到轻组分的高纯定浓度范围内进行，即得不到轻组分的高纯度产物。度产物。9.2.2 9.2.2 非理想物系的气液相平衡非理想物系的气液相平衡n对高沸点溶液常用低压操作，即降低泡点，使对高沸点溶液常用低压操作，即降低泡点，使增加以利于组分的分离，但压力过低，蒸气增加以利于组分的分离，但压力过低，蒸气冷凝温度也相应降低则所需的冷却介质往往要冷凝温度也相应降低则所需的冷却介质往往要求采用冷冻设备。求采用冷冻设备。n对于低沸点溶液的分离通常采用加压操作，目对于低沸点溶液的分离通常采用加压操作，目的在于提高蒸气的冷凝温度，以避免采用冷冻的在于提高蒸气的冷凝温度，以避免采用冷冻设备。设备。n故生产中压力的确定，应从故生产中压力的确定，应从溶液分离的难易溶液分离的难易及及操作费用操作费用全面衡量而定。全面衡量而定。9.2.2 9.2.2 非理想物系的气液相平衡非理想物系的气液相平衡n工业酒精：工业酒精：n压力压力101.3KPa101.3KPan沸点沸点78.1578.15n摩尔分数摩尔分数0.8940.894n体积百分数体积百分数95%95%思考：思考：P P，减压精馏，减压精馏，理论上能否得到无水酒精？理论上能否得到无水酒精？9.39.3平衡蒸馏与简单蒸馏平衡蒸馏与简单蒸馏9.3.19.3.1平衡蒸馏平衡蒸馏 9.3.29.3.2简单蒸馏简单蒸馏9.3.19.3.1平衡蒸馏平衡蒸馏（1 1）流程和原理）流程和原理平衡蒸馏又称闪蒸，是一个平衡蒸馏又称闪蒸，是一个连续稳定过程，在恒定温度连续稳定过程，在恒定温度与压力下，蒸汽与釜液处于与压力下，蒸汽与釜液处于平衡状态，即平衡蒸馏在闪平衡状态，即平衡蒸馏在闪蒸器内通过一次部分汽化使蒸器内通过一次部分汽化使混合液得到一定程度的分离，混合液得到一定程度的分离，属于定常连续操作，适合于属于定常连续操作，适合于大批量生产且物料只需粗分大批量生产且物料只需粗分离的场合。离的场合。9.3.19.3.1平衡蒸馏平衡蒸馏n（2 2）特点特点n1 1）汽相、液相组成恒定，沸点也恒定）汽相、液相组成恒定，沸点也恒定n2 2）可进行连续稳定操作。）可进行连续稳定操作。n3 3）虽然汽相中易挥发组分增多，液相中）虽然汽相中易挥发组分增多，液相中易挥发组分减少易挥发组分减少 ，但得不到较纯净产品，但得不到较纯净产品，只可作为初步粗分离。只可作为初步粗分离。9.3.19.3.1平衡蒸馏平衡蒸馏（3 3）过程的数学描述）过程的数学描述v1 1）物料衡算式：）物料衡算式：对连续定对连续定态过程做物料衡算可得：态过程做物料衡算可得：总物料衡算：总物料衡算：易挥发组分的物料衡算：易挥发组分的物料衡算：两式联立可得：两式联立可得：9.3.19.3.1平衡蒸馏平衡蒸馏v式中：式中：v F,xF加料流率，加料流率，kmol/skmol/s及料液组成摩尔分数；及料液组成摩尔分数；v D,y气相产物流率，气相产物流率，kmol/skmol/s及组成摩尔分数；及组成摩尔分数；v W,x液相产物流率，液相产物流率，kmol/skmol/s及组成摩尔分数。及组成摩尔分数。9.3.19.3.1平衡蒸馏平衡蒸馏v 设液相液相产物占物占总加料量的分率加料量的分率为q，气化率，气化率为 ，则有：则有：v将组成为将组成为xF的料液分为任意两部分时必满足此的料液分为任意两部分时必满足此物料衡算式物料衡算式。v以上计算中各股物料流率的单位也可用以上计算中各股物料流率的单位也可用kg/skg/s，但各组成均须，但各组成均须相应用质量分数表示。相应用质量分数表示。9.3.19.3.1平衡蒸馏平衡蒸馏v2 2）热量衡算）热量衡算 设加热炉的热流量为设加热炉的热流量为 Q,则则 节流减压后，物料放出显热即供自身的部分气化，故节流减压后，物料放出显热即供自身的部分气化，故 9.3.19.3.1平衡蒸馏平衡蒸馏式中：式中：tF,T 分分别为料液温度与加料液温度与加热后的液体温度；后的液体温度；K;K;te 闪蒸后气、液两相的平衡温度；闪蒸后气、液两相的平衡温度；K K；Cm,p 混合液的平均摩混合液的平均摩尔尔热容，容，kJ/(kmolkJ/(kmolK)K)；r 平均摩平均摩尔尔汽汽化化潜潜热，kJ/kmolkJ/kmol。由此式可求得料液加热温度为：由此式可求得料液加热温度为：9.3.19.3.1平衡蒸馏平衡蒸馏v3 3）过程特征方程式）过程特征方程式 平衡蒸汽中可设气、液两相处于平衡状态，即两相平衡蒸汽中可设气、液两相处于平衡状态，即两相温度相同，组成互为平衡。因此，温度相同，组成互为平衡。因此，y与与x应满足相平衡方应满足相平衡方程式程式 若为理想溶液应满足若为理想溶液应满足平衡温度平衡温度te与组成与组成x应满足泡点方程，即应满足泡点方程，即 例题例题9-3,p59 vx=0.7的苯的苯-甲苯溶液在甲苯溶液在1atm下进行平衡蒸馏（闪蒸），下进行平衡蒸馏（闪蒸），已知已知q=2/3,=2.47,求离开闪蒸塔的汽相组成求离开闪蒸塔的汽相组成yD和液相组和液相组成成xW。9.3.19.3.1平衡蒸馏平衡蒸馏v（4 4）平衡蒸馏过程的计算）平衡蒸馏过程的计算v 当给定气化率当给定气化率(1-(1-q q)，可依照下图所示的方法图解，可依照下图所示的方法图解求出所求的气、液相组成。求出所求的气、液相组成。9.3.29.3.2简单蒸馏简单蒸馏n（1 1）流程和原理）流程和原理n在一定压强下，料液在在一定压强下，料液在加热釜内被加热到沸腾，加热釜内被加热到沸腾，汽化后汽化后yx yx，易挥发组，易挥发组分被富集，将蒸汽冷凝，分被富集，将蒸汽冷凝，分别收集于不同贮槽作分别收集于不同贮槽作为产品，釜内残液难挥为产品，釜内残液难挥发组分则增浓。发组分则增浓。9.3.29.3.2简单蒸馏简单蒸馏n（2 2）特点）特点n1 1）随蒸馏进行，汽相组成和液相组成都在不断下降。）随蒸馏进行，汽相组成和液相组成都在不断下降。n2 2）沸点在不断升高，故操作为间歇、不稳定过程。）沸点在不断升高，故操作为间歇、不稳定过程。n3 3）所得产品为混合液，简单蒸馏只能作为初步分离。）所得产品为混合液，简单蒸馏只能作为初步分离。n4 4）适合于混合物的粗分离，特别适合于沸点相差较大）适合于混合物的粗分离，特别适合于沸点相差较大而分离要求不高的场合，而分离要求不高的场合，例如原油或煤油的初馏。例如原油或煤油的初馏。9.3.29.3.2简单蒸馏简单蒸馏（3）过程的数学描述）过程的数学描述 描述简单蒸馏过程的物料衡算、热量衡算方程与平衡蒸馏并无描述简单蒸馏过程的物料衡算、热量衡算方程与平衡蒸馏并无本质区别，但简单蒸馏是个时变过程，而平衡蒸馏为定态过程。因本质区别，但简单蒸馏是个时变过程，而平衡蒸馏为定态过程。因此，对简单蒸馏必须选取一个时间微元此，对简单蒸馏必须选取一个时间微元 ，对该时间微元的始末，对该时间微元的始末作物料衡算。作物料衡算。设设 W某瞬间釜中的液体量，它随时而变，由初态某瞬间釜中的液体量，它随时而变，由初态W1变至终态变至终态W2；x某瞬间釜中液体的组成，它由初态某瞬间釜中液体的组成，它由初态x1降至终态降至终态x2；y某一瞬间由釜中蒸出的气相组成，随时间而变。某一瞬间由釜中蒸出的气相组成，随时间而变。9.3.29.3.2简单蒸馏简单蒸馏v若若 时间内蒸出物料量为时间内蒸出物料量为dW，釜内液体组成相应地由，釜内液体组成相应地由x降为降为(x-dx)，对该时间微元作易挥发组分的物料衡算可得：，对该时间微元作易挥发组分的物料衡算可得：v略去二阶无穷小量，上式可写为略去二阶无穷小量，上式可写为将此式积分得：将此式积分得：v简单蒸馏过程的简单蒸馏过程的特征是任一瞬间的气、液相组成特征是任一瞬间的气、液相组成y与与x互为平衡互为平衡，故描述此过程的特征方程仍为相平，故描述此过程的特征方程仍为相平衡衡方程，即方程，即9.3.29.3.2简单蒸馏简单蒸馏（4 4）简单蒸馏的过程计算）简单蒸馏的过程计算若为理想溶液若为理想溶液原料量原料量W1及原料组成及原料组成x1一般已知，当给定一般已知，当给定x2即可联即可联立上式求出残液量立上式求出残液量W2。9.3.29.3.2简单蒸馏简单蒸馏v由于釜液组成由于釜液组成x x随时变化，每一瞬间的气相组成随时变化，每一瞬间的气相组成y y也相也相应变化。若将全过程的气相产物冷凝后汇集一起，则馏应变化。若将全过程的气相产物冷凝后汇集一起，则馏出液的平均组成出液的平均组成 及数量可对全过程的始末作物料衡算及数量可对全过程的始末作物料衡算而求出。而求出。v全过程易挥发组分的物料衡算式为：全过程易挥发组分的物料衡算式为：例题例题9-39-3v理想溶液简单蒸馏时，某时刻釜残液量理想溶液简单蒸馏时，某时刻釜残液量W2（kmol）与易挥发组分）与易挥发组分组成组成x2（摩尔分率）之间有如下关系式：（摩尔分率）之间有如下关系式：v式中：式中：W1（kmol）为初始料液量，）为初始料液量，x1（摩尔分率）为初始浓度，（摩尔分率）为初始浓度，为平均相对挥发度。对苯为平均相对挥发度。对苯甲苯溶液甲苯溶液,x1=0.6,W1=10kmol，在在1atm下进行简单蒸馏。下进行简单蒸馏。v试求：试求：v（1）蒸馏到残液浓度）蒸馏到残液浓度x2=0.5为止，馏出液的量为止，馏出液的量WD（kmol）和平）和平均浓度均浓度 ；v（2）若蒸馏至残液量为原加料的一半时，残液的浓度。）若蒸馏至残液量为原加料的一半时，残液的浓度。例题解析例题解析解：（解：（1 1）将已知数据代入题给方程得）将已知数据代入题给方程得解得解得 kmolkmol kmol kmol 例题解析例题解析（2）依题意）依题意W2=W1/2，将有关数据代入题给方程，将有关数据代入题给方程 整理后得整理后得 上式为非线性方程，可用试差法求上式为非线性方程，可用试差法求x2，也可采用牛顿迭代法求，也可采用牛顿迭代法求x2。689.4 9.4 精馏（重中之重）精馏（重中之重）9.4.19.4.1精馏过程精馏过程9.4.29.4.2全塔物料衡算全塔物料衡算9.4.39.4.3精馏段操作线方程精馏段操作线方程9.4.49.4.4提馏段操作线方程提馏段操作线方程9.4.59.4.5进料热状况的影响进料热状况的影响9.4.69.4.6进料方程（进料方程（q q线方程）线方程）9.4.7 9.4.7 理论塔板数的计算理论塔板数的计算9.4.19.4.1精馏过程精馏过程引言：引言：n由平衡蒸馏由平衡蒸馏y xF，x xFn可使汽相多次部分冷凝可使汽相多次部分冷凝nxF y1y2 x1 x2 x3 xA 0n设想可用多个釜来实现设想可用多个釜来实现n使汽相使汽相 y1经多次部分冷凝经多次部分冷凝ny2 y3 y4 1n使液相使液相 x1 经多次部分汽化经多次部分汽化nx2 x3 x4 09.4.19.4.1精馏过程精馏过程引言：引言：1、收率低；、收率低；2、设备重复，、设备重复，投资大；投资大；3、能耗大。、能耗大。9.4.19.4.1精馏过程精馏过程回流回流 改改进进：回回流流使使不不处处于于平平衡衡状状态态的的两两相相接接触触热热、质质传传递递部部分分冷冷凝和部分汽化同时发生。凝和部分汽化同时发生。9.4.1精馏过程精馏过程工业上工业上用若干用若干块塔板块塔板取代中取代中间各级，间各级，这就形这就形成了板成了板式精馏式精馏塔。塔。料液料液塔顶产品塔顶产品,液相回流液相回流汽相回流汽相回流精馏段精馏段提馏段提馏段再沸器再沸器冷凝器冷凝器 精精馏馏原原理理：在在塔塔内内，对对气气、液液两两相相同同时时进进行行多多次次部部分分冷冷凝凝和和部部分分汽汽化。化。精馏条件：精馏条件：塔顶的液体回流和塔顶的液体回流和塔釜的产生的蒸汽回流。塔釜的产生的蒸汽回流。精馏原理精馏原理9.4.19.4.1精馏过程精馏过程板式塔中的精馏过程可以详见下图：板式塔中的精馏过程可以详见下图：装置及流程装置及流程 精馏段精馏段全塔分全塔分 以加料板为界以加料板为界 提馏段提馏段另有：冷凝器、再沸器、塔体另有：冷凝器、再沸器、塔体761）塔板的作用）塔板的作用 塔板提供了塔板提供了汽液分汽液分离的场所。离的场所。每一块塔板是一个每一块塔板是一个混合分离器混合分离器足够多的板数足够多的板数可使可使各组分各组分较完全分离较完全分离对每一块塔板，传对每一块塔板，传热传质的液相来自上热传质的液相来自上一板，汽相来自下一一板，汽相来自下一板。板。9.4.19.4.1精馏过程精馏过程2 2）精馏原理）精馏原理进、出第进、出第n n板的物流有四种：板的物流有四种：v 1 1由第由第n-1n-1板溢流下来的板溢流下来的液体量液体量为 ，其，其组成成为 温温度度为 ；v 2 2由由第第n n板板上上升升的的蒸蒸汽汽量量为 ，组成成为 ，温度，温度为 ；v 3 3从从第第n n板板溢溢流流下下去去的的液液体体量量为 ，组成成为 ，温温度度为 ；v 4 4由第由第n+1n+1板上升的蒸汽板上升的蒸汽量量为 ，组成成为 ，温度，温度为 。9.4.19.4.1精馏过程精馏过程v温度：温度：tn+1 tn-1v传热：从汽相传热：从汽相液相液相v液相被部分汽化、汽相被部分冷凝液相被部分汽化、汽相被部分冷凝v浓度浓度：yn+11，唯有如此，塔顶和塔底唯有如此，塔顶和塔底才有产品，否则没有工业意义。才有产品，否则没有工业意义。理论板：离开塔板的蒸汽和液体呈平衡的塔板。理论板：离开塔板的蒸汽和液体呈平衡的塔板。理论板是一个理想化的塔板。理论板是一个理想化的塔板。v理论板在实际上是不存在的。理论板在实际上是不存在的。v理论板可以作为衡量实际塔板分离效果的一个重要依据理论板可以作为衡量实际塔板分离效果的一个重要依据和标准。在设计计算时，先求出理论板数以后，然后用和标准。在设计计算时，先求出理论板数以后，然后用全塔效率予以校正就可以得出实际塔板数。全塔效率予以校正就可以得出实际塔板数。a.a.塔板传质过程的简化塔板传质过程的简化理论板和板效率理论板和板效率4）理论板和衡摩尔流假设）理论板和衡摩尔流假设845）理论板和衡摩尔流假设）理论板和衡摩尔流假设两组分的摩尔汽化潜热相等；两组分的摩尔汽化潜热相等；两相接触交换的显热可忽略不计；两相接触交换的显热可忽略不计；塔设备保温良好，热损失可以忽略不塔设备保温良好，热损失可以忽略不 计。计。b.恒摩尔流的假设成立的条件恒摩尔流的假设成立的条件85精精馏馏段段，每每层层塔塔板板上上升升的的蒸蒸汽汽摩摩尔尔流流量量都都相相等等，提提馏馏段也一样。段也一样。即：即：V1=V2=V=常数常数式中：式中：V-精馏段上升蒸汽的摩尔流量，精馏段上升蒸汽的摩尔流量，kmol/h;（1）恒摩尔汽化）恒摩尔汽化86精精馏馏段段内内，每每层层塔塔板板下下降降的的液液体体摩摩尔尔流流量量都都相相等等，提馏段也一样。提馏段也一样。即：即：L1=L2=L=常数常数式式中中：L-精精馏馏段段下下降降液液体体的的摩摩尔尔流流量量，kmol/h;（2）恒摩尔溢流）恒摩尔溢流 9.4.19.4.1精馏过程精馏过程n5 5）完成精馏的条件：）完成精馏的条件：n（1 1）塔顶必须有产品的回流；）塔顶必须有产品的回流；n（2 2）塔底必须有加热釜产生的蒸气回流；）塔底必须有加热釜产生的蒸气回流；n（3 3）在中间加料，加料板位置应该是该板的）在中间加料，加料板位置应该是该板的浓度（液相或汽相）和料液浓度一致。浓度（液相或汽相）和料液浓度一致。nF-F-进料量料量 kmol/hkmol/hnD-D-塔塔顶产品量品量kmol/hkmol/hnW-W-塔釜残液量塔釜残液量kmol/hkmol/hnx xF F-进料料浓度度nx xD D-产品品浓度度nx xW W-残液残液浓度度9.4.29.4.2全塔物料衡算全塔物料衡算F,xFD,xDW,xW9.4.29.4.2物料衡算物料衡算v总物料衡算：物料衡算：v易挥发组分的物料衡算：易挥发组分的物料衡算：v联立以上两式可得联立以上两式可得:v通常进料组成是给定的，这样，在确定精馏条件时受上通常进料组成是给定的，这样，在确定精馏条件时受上式的约束，则式的约束，则有：馏出液的采出率馏出液的采出率釜液的采出率釜液的采出率9.4.29.4.2物料衡算物料衡算1 1）规规定定塔塔顶顶，塔塔底底产产品品组组成成 时时，即即规规定定了了产产品品质质量量，则则可可计计算算产产品品的的采采出出率率 。换换言言之之，规规定定了了塔塔顶顶，塔塔底底的的产产品质量，产品的采出率品质量，产品的采出率 不再能自由选择。不再能自由选择。2 2）规规定定塔塔顶顶产产品品的的采采出出率率 和和质质量量 ，则则塔塔底底产产品品的的质质量量 及采出率及采出率 不能自由选择。不能自由选择。3 3）规规定定塔塔底底产产品品的的采采出出率率 和和质质量量 ，则则塔塔顶顶产产品品的的质质量量 及采出率及采出率 不能再自由选择。不能再自由选择。9.4.29.4.2物料衡算物料衡算三点说明三点说明:1 1）回收率的定义）回收率的定义塔顶易挥发组分回收率塔顶易挥发组分回收率 塔底难挥发组分回收率塔底难挥发组分回收率9.4.29.4.2物料衡算物料衡算2 2）在在规定定分分离离要要求求时应使使 或或 。如如果果塔塔顶产品品采采出出率率 取取得得过大大，即即使使精精馏馏塔塔有有足足够够的的分分离离能能力力，塔塔顶顶仍仍不不可可能能获获得高纯度的产品，因其组成必须满足得高纯度的产品，因其组成必须满足：3 3）我们以后会讲）我们以后会讲对大部分物系来说组分的摩尔汽化潜热相近对大部分物系来说组分的摩尔汽化潜热相近，满，满足恒摩尔流假设，在推导操作线方程时以足恒摩尔流假设，在推导操作线方程时以恒摩尔流假设恒摩尔流假设为基础，故为基础，故对这类物系全塔物料平衡时还是用摩尔流量和摩尔分率。除非是恒对这类物系全塔物料平衡时还是用摩尔流量和摩尔分率。除非是恒质量物系才用质量流量和质量分率。质量物系才用质量流量和质量分率。9.4.29.4.2物料衡算物料衡算n（3）回流比和能耗）回流比和能耗n回流量的相对大小通常以回流比即塔顶回流量回流量的相对大小通常以回流比即塔顶回流量L与塔顶与塔顶产品量产品量D之比表示：之比表示：思考：增大回流比是否意味着产品流率思考：增大回流比是否意味着产品流率D D的减少？的减少？n增大回流比的措施是增大塔底的加热速率和塔顶的冷凝量。增大回流比的措施是增大塔底的加热速率和塔顶的冷凝量。n增大回流比的代价是能耗的增大。增大回流比的代价是能耗的增大。n加大回流比既增加精馏段的液、气比，也增大了提馏段加大回流比既增加精馏段的液、气比，也增大了提馏段的气、液比，对提高两组分的分离程度都起积极作用。的气、液比，对提高两组分的分离程度都起积极作用。答：否！答：否！例9-4-1 在一连续操作的精馏塔内，某混合液的流量为40.39kmol/h,轻组分A摩尔分率为0.3，要求溜出液轻组分回收率0.88,塔釜中A含量不超过0.05，求塔顶溜出液的摩尔流量和摩尔分数。解：959.4.3 精馏段操作线方程精馏段操作线方程 回流比回流比 精馏段操作线方程精馏段操作线方程96精馏段操作线:当R,D,xD为一定值时,该操作线为一直线一直线.yxxD操作线为过点（xD，xD）斜率:截距:当当D一定时，精馏段上升的气体量一定时，精馏段上升的气体量V以及下降的液体量以及下降的液体量L由由R决定。决定。97例9-4-2：已知精馏段操作线方程为yn+1=0.8xn+0.19则操作回流比R？溜出液组成为？98全回流（没有塔顶采出）:当R,D,xD为一定值时,操作线为一直线.斜率:截距:yxxD操作线为yn+1=xn，即对角线99例9-4-3.某理想溶液两组份在操作条件下的饱和蒸汽压分别为100、50kpa，全回流操作下，从塔顶往下数第3层x3=0.3,则y3=,y4=,x4=.y3 x3y3 y4100例9-4-4.某两组份混合物的平均相会挥发度=2.0，回流比R=4，xD=0.9，从塔顶往下数第5层x5=0.3,则y5=,y6=,x6=.101yx例9-4-5 精馏塔中相邻两层塔板上取三个样品，yn，yn+1,xn，试判断如下两种操作方式中那个分析结果正确。部分回流（）全回流（）A：yn yn+1 xnC：yn yn+1=xnD：xn yn+1 ynB：yn xn yn+11029.4.4 提馏段操作线方程提馏段操作线方程提馏段操作线方程提馏段操作线方程1039.4.3 提馏段操作线方程提馏段操作线方程 参考参考p66-图图9-22提馏段操作线方程提馏段操作线方程104提馏段操作线:当L,W,xW为定值时,该操作线为一直线.斜率:截距:yxxw操作线为过点（xw，xw）105例9-4-6.某两组份混合物精馏时两条操作线分别为：y=1.3x-0.018；y=0.8x+0.172求：塔顶溜出液和塔底釜液组成。精馏段操作线特点？提馏段操作线特点？xD=0.8xD+0.172xD=0.172/(1-0.8)=0.86xw=1.3xw-0.018xw=0.018/(1.3-1)=0.06斜率小于斜率小于1，过，过(xD,xD)点点斜率大于斜率大于1，过，过(xw,xw)点点9.4.5 9.4.5 进料热状况的影响进料热状况的影响加料板热量及物料衡算加料板热量及物料衡算v a.tF t泡泡vb.tF=t泡泡vc.t泡泡 tF t露露1 1）加料的热状态（共）加料的热状态（共5 5种）种）9.4.5 9.4.5 进料热状况的影响进料热状况的影响v2 2）理论加料板（第）理论加料板（第m m块）块）v 不论进入加料板各物流的组成、热状态及接触方式如不论进入加料板各物流的组成、热状态及接触方式如何，离开加料板的气液两相温度相等，组成互为平衡。何，离开加料板的气液两相温度相等，组成互为平衡。v 热量衡算：热量衡算：轻组分物料衡算式：轻组分物料衡算式：相平衡方程：相平衡方程：v3 3）精馏段与提馏段两相流量的关系）精馏段与提馏段两相流量的关系v 总物料衡算式物料衡算式v 热量衡算热量衡算 9.4.5 9.4.5 进料热状况的影响进料热状况的影响q进料热状况参数进料热状况参数D，R一定时，一定时，q影响提溜段下降的液体量及上升的气体量影响提溜段下降的液体量及上升的气体量9.4.5 9.4.5 进料热状况的影响进料热状况的影响作业题作业题9-7提示，提示，p99n饱和液体进料（泡点饱和液体进料（泡点进料）进料）tF=t泡n q=19.4.5 9.4.5 进料热状况的影响进料热状况的影响n饱和蒸汽进料（露饱和蒸汽进料（露点进料）点进料）tF=t露露q=09.4.5 9.4.5 进料热状况的影响进料热状况的影响汽液混合物进料汽液混合物进料 t泡泡 tF t露露q 9.4.5 9.4.5 进料热状况的影响进料热状况的影响n冷液进料冷液进料tF 1(2)q=1(3)0q1(4)q=0(5)q0 xDxW两条操作线斜率不等必然有交点，交点的轨迹两条操作线斜率不等必然有交点，交点的轨迹？1199.4.6 进料方程（进料方程（q线方程）线方程）q线方程或进料方程线方程或进料方程省略下标的省略下标的操作线方程操作线方程nq q线方程是联立精馏段操线方程是联立精馏段操作线方程和提馏段操作作线方程和提馏段操作线方程导出的线方程导出的,它实际上它实际上是代表是代表两操作线交点两操作线交点d d的的轨迹方程。轨迹方程。在在 图图上上q q线是通过对角线（线是通过对角线（）上点）上点f f（x xF F，x xF F）的一）的一条直线，斜率为条直线，斜率为 。因此，可从对角线上。因此，可从对角线上的的f f点出发，以点出发，以 为斜率作出为斜率作出q q线。线。物理意义：两操作线交点的轨迹。物理意义：两操作线交点的轨迹。9.4.6 进料方程（进料方程（q线方程）线方程）q q线方程完全为进料组成线方程完全为进料组成x xF F和热状况参数和热状况参数q q所决定，亦称所决定，亦称之为进料方程。之为进料方程。n讨论：对气液混合物进料讨论：对气液混合物进料0q10q1q=10q1q=0qW间接间接。直接蒸汽的加入使釜液排放量直接蒸汽的加入使釜液排放量W W增加，根据增加，根据物料衡算则物料衡算则x xw w下降，下降，x xw w的下降必然引起用直的下降必然引起用直接蒸汽加热所需的理论板数增加。接蒸汽加热所需的理论板数增加。9.5.49.5.4双组分精馏过程的其它类型双组分精馏过程的其它类型多股进料（以两股进料为例）多股进料（以两股进料为例）n两种成分相同但浓度不同的料液可在同一塔内进行分两种成分相同但浓度不同的料液可在同一塔内进行分离，两股料液应分别在适当位置加入塔内。离，两股料液应分别在适当位置加入塔内。9.5.49.5.4双组分精馏过程的其它类型双组分精馏过程的其它类型操作操作线方程方程段段 段段 式中式中 特别，当特别，当 为泡点进料为泡点进料 ，则则段操作线可写成段操作线可写成 9.5.49.5.4双组分精馏过程的其它类型双组分精馏过程的其它类型n 段段 n式中式中 n n无论何种进料热状况，操作线斜率必有（无论何种进料热状况，操作线斜率必有（）（）（）。n全塔物料衡算全塔物料衡算n总物料衡算物料衡算 n易易挥发组份衡算份衡算 n联立以上两式可得立以上两式可得 n回收率回收率 9.5.49.5.4双组分精馏过程的其它类型双组分精馏过程的其它类型 线方程方程 线方程数与方程数与进料股数相同，两股料股数相同，两股进料料 线方程有两方程有两个，即个，即 ，最小回流比最小回流比 回流比回流比 减小，三条操作线均向平衡线靠拢。当减小减小，三条操作线均向平衡线靠拢。当减小 至某个值时，至某个值时，挟点可能出现在挟点可能出现在-两段操作线的交两段操作线的交点点 处，也可能出现在处，也可能出现在-两段操作线的交点两段操作线的交点 处。处。对非理想性很强的物系，挟点也可能出现在某个中间对非理想性很强的物系，挟点也可能出现在某个中间位置，先出现挟点时的回流比为最小回流比。位置，先出现挟点时的回流比为最小回流比。9.5.49.5.4双组分精馏过程的其它类型双组分精馏过程的其它类型侧线出料侧线出料n当需要组成不同的两种或多种产品时，可在塔内相应组当需要组成不同的两种或多种产品时，可在塔内相应组成的塔板上安装侧线抽出产品。成的塔板上安装侧线抽出产品。9.5.49.5.4双组分精馏过程的其它类型双组分精馏过程的其它类型n整个精整个精馏塔可分成三段，每段均可按塔可分成三段，每段均可按图中所示符号用物中所示符号用物料衡算推出其操作料衡算推出其操作线方程。方程。n以下以下仅讨论侧线抽出的抽出的产品品 为泡点液体的情况。泡点液体的情况。n操作操作线方程方程段段 段段 （泡点采出）（泡点采出）以上两式中以上两式中 定定义为 。9.5.49.5.4双组分精馏过程的其它类型双组分精馏过程的其它类型n段段 n式中式中 n n有有侧线出料出料时操作操作线斜率通常斜率通常()()()()，在最小回流，在最小回流比比 时，挟点一般出现在挟点一般出现在q q线与平衡线交点处线与平衡线交点处。9.5.49.5.4双组分精馏过程的其它类型双组分精馏过程的其它类型n特特点点：从从第第一一块块板板加加料料，无无精精馏馏段段，无无回回流流，下下降的液体由进料提供降的液体由进料提供n目目的的：回回收收A A组组分分，或或A A组分含量低，但组分含量低，但 大。大。n加加料料情情况况：冷冷液液或或泡泡点点进料。进料。（4 4）回收塔（提馏塔）回收塔（提馏塔）9.5.49.5.4双组分精馏过程的其它类型双组分精馏过程的其它类型n操作方程：操作方程：n泡点进料泡点进料9.5.49.5.4双组分精馏过程的其它类型双组分精馏过程的其它类型n最大馏出液含量最大馏出液含量9.69.6双组分精馏的操作型计算双组分精馏的操作型计算v9.6.19.6.1精馏过程的操作型计算精馏过程的操作型计算v9.6.29.6.2精馏塔的温度分布和灵敏板精馏塔的温度分布和灵敏板9.6.19.6.1精馏过程的操作型计算精馏过程的操作型计算操作型计算的命题：操作型计算的命题：v此此类类计计算算的的任任务务是是在在设设备备（精精馏馏段段板板数数及及全全塔塔理理论论板板数数）已已定定的的条条件件下下，由指定的操作条件预计精馏操作的结果。由指定的操作条件预计精馏操作的结果。v已知量：已知量：全塔总板数全塔总板数 及加料板位置（第及加料板位置（第 块板）；相平衡曲线或相块板）；相平衡曲线或相对挥发度；原料组成对挥发度；原料组成 与热状态与热状态 ，回流比，回流比 ；并规定塔顶馏出液的；并规定塔顶馏出液的采出率采出率 。v待求量：待求量：精馏操作的最终结果精馏操作的最终结果产品组成产品组成 以及逐板的组成分以及逐板的组成分布。布。9.6.19.6.1精馏过程的操作型计算精馏过程的操作型计算v操作型计算的特点：操作型计算的特点：v由于众多变量之间的非线性关系，使操作型计算由于众多变量之间的非线性关系，使操作型计算一般均须通过试差（迭代），即先假设一个塔顶（或一般均须通过试差（迭代），即先假设一个塔顶（或塔底）组成，再用物料衡算及逐板计算予以校核的方塔底）组成，再用物料衡算及逐板计算予以校核的方法来解决。法来解决。v 加加料料板板位位置置（或或其其它它操操作作条条件件）一一般般不不满满足足最最优优化条件。化条件。2131.NT不变，泡点进料，不变，泡点进料，讨论讨论xD,xW如何变化？如何变化？(1)xF ,其它不变，其它不变，D,W不变。不变。结论：结论：xD ,xW 9.6.19.6.1操作型计算操作型计算xF 对对xD,xW 的影响的影响214(2).R 结论：结论：xD ,xW R 对对xD,xW 的影响的影响(3).q 结论：结论：xD ,xW q 对对xD,xW 的影响的影响216、一个正常操作的精馏塔，泡点进料，塔顶、一个正常操作的精馏塔，泡点进料，塔顶塔底产品均合乎要求，由于某种原因，塔底产品均合乎要求，由于某种原因，xF。问问：1）此时产品组成将有何变化？）此时产品组成将有何变化？2）若维持）若维持xD不变，可采用哪些措施？不变，可采用哪些措施？9.6.19.6.1精馏过程的操作型计算精馏过程的操作型计算定量计算方法定量计算方法:v先设定某一先设定某一 值，可按物料衡算式求出值，可按物料衡算式求出交替使用至加料板，交替使用至加料板，过加料板换提馏段操作线方程与相平衡方程过加料板换提馏段操作线方程与相平衡方程9.6.19.6.1精馏过程的操作型计算精馏过程的操作型计算v算算出出最最后后一一块理理论板板的的液液体体组成成 。将将此此 值与与所所假假设的的 值比比较，两两者者基基本本接接近近则计算算有有效，效，否否则重新重新试差。差。v注意注意:v在在馏出出液液流流率率D/FD/F规定定的的条条件件下下，藉藉增增加加回回流流比比R R一提高一提高 的方法并非的方法并非总是有效：是有效：v 的的提提高高受受精精馏段段塔塔板板数数即即精精馏塔